Электрохимическое осаждение атомных слоев металлов на полупроводниковые халькогениды : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Н. В. Малащенок

Abstract

Объектом исследования являлись электроды на основе нанокристаллических пленок CdSe, PbSe, PbS, CdS, полученные химическим, электрохимическим и электрофоретическим осаждением, а также процессы электрохимического восстановления ионов металлов, протекающие на их поверхности. Цель работы: выяснение механизма и кинетических особенностей электрохимического катодного осаждения атомных слоев (underpotential deposition - UPD) металлов (Pb, Cd и др.) на поверхность полупроводниковых халькогенидов, используемых в качестве фотоэлектродов в солнечных элементах, термоэлектриков и фотокатализаторов. Использование процесса UPD кадмия на квантовые точки (КТ) CdSe позволило четко выявить размерную зависимость величины недонапряжения – ее уменьшение с уменьшением размера частиц. Комплексом электрохимических и оптических методов показано, что данный эффект связан с размернозависимым положением низшей свободной молекулярной орбитали КТ CdSe. Скорость зарядового транспорта в пленках, образованных КТ CdSe, резко возрастает при замене оболочки олеатных лигандов на оболочку из сульфидных лигандов. В результате созданы методы получения тонких нанокристаллических пленок CdS, CdSe, PbS, PbSe с варьируемым размером кристаллитов (в интервале единиц–десятков нанометров). Размер кристаллитов контролировался температурой осаждения пленки или температурой прогрева в инертной (Ar) атмосфере. Методом электрофоретического осаждения получены пленки, образованные КТ CdSe, с высокой степенью монодисперсности (средний диаметр КТ равен 2,4 нм, 2,8 нм, 3,5 нм, 4,5 нм, 6,3 нм); с использованием спектроскопии фототока показано, что в пленочных электродах данного типа CdSe наблюдается переключение знака фототока, причем потенциал переключения зависит от размера КТ. Процесс электрохимического осаждения атомных слоев свинца на наноструктурированный PbSe успешно использован для определения электрокаталитически активной поверхности полупроводника, полученного при разных условиях электроосаждения. Разработанный подход представляет интерес для определения реальной поверхности полупроводниковых материалов на основе халькогенидов металлов.